KR100212658B1 - 리니어 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것으로 냉매의 흡입유로를 확보하기 위한 리니어 압축기의 경우에는 기존의 로드 포스트(24) 및 피스톤 로드(25) 등이 제거되어 스프링(28)이 피스톤(22)에 체결되기 위해서는 판스프링(38)의 중앙공(38a)의 크기가 커지게 되므로 판스프링(38)의 팔길이(38b)이 짧아지게 됨으로써 판스프링(38)에 요구되는 강성을 갖지 못하게 되어 압축기에 대한 신뢰도가 저하되는 문제가 있고, 이러한 판스프링은 제조하기도 까다로워 양산성에도 문제가 있는 바, 피스톤(22)을 강성적으로 지지하도록 한 코일 스프링(70)을 사용한 본 발명을 제공하여 피스톤의 냉매 흡입유로의 확보가 이루어지는 상태에서 피스톤을 스프링이 동일한 강성을 갖고 지지하게 되는 것이며, 코일 스프링은 판스프링에 비하여 양산성이 양호해지도록 한 것이다.

Description

리니어 압축기

제1도는 일반적인 리니어 압축기의 구성을 보인 단면도.

제2도는 종래 기술에 의한 리니어 압축기의 축방향 밸브 시스템을 보인 단면도.

제3도는 본 출원인에 의해 출원된 리니어 압축기의 축방향 밸브 시스템을 보인 횡단면도.

제4도는 본 출원인에 의해 출원된 리니어 압축기의 일실시예를 보인 횡단면도.

제5도는 종래 기술에 의한 리니어 압축기의 판스프링의 정면도.

제6도는 본 발명에 의한 스프링의 일실시예가 적용된 리니어 압축기의 단면도.

제7도는 본 발명에 의한 스프링의 변형례를 보인 리니어 압축기의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 실린더 21a : 단차부

22 : 피스톤 22a : 플랜지부

41 : 흡입밸브 51 : 밀폐형 스프링 홀더

52 : 캡 60 : 냉매 흡입 유도관

70a,70b : 제1 및 제2 코일 스프링 70' : 코일 스프링

71,72 : 고정 플랜지

본 발명은 축방향 밸브 시스템(Axial Flow Valve System)이 적용된 리니어 압축기에 관한 것으로, 특히 냉매의 흡입유로를 확보 가능하도록 한 피스톤을 강성적으로 지지하기 위하여 코일 스프링을 사용한 리니어 압축기에 관한 것이다.

제1도는 종래 기술에 의한 전형적인 리니어 압축기의 일례를 보인 것으로, 소정의 형상을 갖는 밀폐 용기(1)와, 상기 밀폐 용기(1)의 내부에 바닥면으로부터 소정의 높이를 두고 설치되는 실린더(2)와, 상기 실린더(2)의 내부에 일체로 조립되는 코일 조립체(3)(3')와, 상기 실린더(2)의 일측 단부에 고정되는 피스톤 스프링(4)과, 상기 피스톤 스프링(4)의 내측 중간부에 고정되어 실린더(2)에 직선 왕복이동이 가능하도록 결합되는 피스톤(5)과, 상기 피스톤(5)의 외주면에 부착 고정되는 마그네트(6)와, 상기 피스톤 스프링(4)과 밀폐용기(1)의 사이에 연결 설치되어 피스톤 스프링(4)을 탄력 지지하는 수개의 마운팅 스프링(7)과, 상기 실린더(2)의 일측면 중간부에 고정 설치되는 밸브 조립체(8)와, 상시 밸브 조립체(8)의 양측에 설치는 흡입측 소음기(9) 및 토출측 소음기(10)로 구성되어 있다.

이와 같이 구성되는 리니어 압축기는, 피스톤(5)의 계속적인 직선 왕복 운동에 의하여 냉매 가스의 흡입, 압축, 및 토출 동작을 반복적으로 수행하게 된다.

한편, 냉매의 흐름 방향을 피스톤의 이동 방샹과 동일하게 하여, 밸브의 개폐 동작을 보다 확실하게 함으로써 효율을 향상시키도록 한 축방향 밸브 시스텐(Axial Flow Valve System)이 알려지고 있는 바, 그 일례를 설명하면 다음과 같다.

즉, 제2도에 도시한 바와 같이, 실린더(11)의 내주면 소정 부위에 실린더홈(11a)이 형성되어 있고, 그 실린더홈(11a)에 외부와 통하는 냉매 흡입공(11b)이 형성되어 있으며, 상기 실린더(11)의 내부 수납되는 피스톤(12)의 선단부 외주면에 전면과 통하는 피스톤홈(12a)이 형성되어 있고, 상기 피스톤(12)의 선단면 중앙부에 흡입 밸브(13)가 피스톤핀(14)이 코킹(caulking)으로 고정되어 있다.

또한, 상기 실린더(11)의 일측면에 헤드 커버(15)가 설치되어 있고, 그 헤드 커버(15)의 내부에 토출 밸브(16) 및 스프링(17)이 삽입되어 있다.

상기한 리니어 압축기의 축방향 밸브장치는, 냉매가 실린더(11)의 냉매 흡입공(11b) 및 피스톤홈(12a)을 통하여 피스톤(12)의 내부로 흡입되며, 피스톤(12)이 흡입 행정을 위하여 토출 밸브(16)의 반대 방향으로 이동하게 되면, 흡입 밸브(13)가 관성에 의하여 열리게 되므로, 냉매가 흡입 밸브(13)와 피스톤(12) 사이의 틈새로 흘러 압축 공간(C)을 채우게 된다.

이후, 냉매의 압축 행정시에는 압축 공간(C)의 냉매가 압축되어 스프링(17)의 탄성을 이기고 토출 밸브(16)를 밀면서 헤드 커버(15)를 통하여 토출된다.

그러나 상기 밸브 장치는 기존의 왕복동식 압축기에서의 방식이며, 제3도는 리니어 압축기에서의 축방향 밸브 시스템이고, 리니어 압축기에서는 피스톤과 스프링 사이의 연결부분 때문에 제3도에 도시한 바와 같은 리니어 압축기가 구성되었다.

도시한 바와 같이, 실린더(21)의 내부에 슬라이드 가능하도록 결합되는 피스톤(22)을 외부 피스톤(23)과, 그 외부 피스톤(23)의 내부에 결합되는 로드 포스트(24)와, 상기 로드 포스트(24)의 내부에 결합되는 피스톤 로드(25)로 분리 형성하여, 상기 피스톤 로드(25)와 로드 포스트(24)의 사이에 냉매 유로의 입구측과 통하는 제1 사이렌서(26)를 형성하고, 상기 로드 포스트(24)와 외부 피스톤(23)의 사이에 제1 사이렌서(26)와 통하는 제2 사이렌서(27)를 형성하여 구성하고, 상기 로드 포스트(24)의 소정 부위에는 제1 사이렌서(26)와, 제2 사이렌서(27)를 통하도록 연결하는 통공(24a)이 형성되어 있으며, 축방향 밸브장치로서, 상기 피스톤(22)의 선단면 양측에 피스톤공(22a)이 형성되어 있고, 그 선단면 중안부에 흡입 밸브(41)가 피스톤핀(42)으로 고정되어 있으며, 상기 실린더(21)의 일측면에 고정되는 헤드 커버(43)의 내부 수납홈(43a)에 제1 토출 밸브(44), 제2 토출 밸브(45), 스토퍼(46), 및 스프링(47)이 삽입 설치되어 있는 구성이다. 도면중 미설명 부호 48은 냉매 토출관을 보인 것이다.

상기 리니어 압축기에는 실린더(21)의 외부에 밀폐형 스프링 홀더(51)가 결합되어 있고, 그 밀폐형 스프링 홀더(51)의 입구측에 캡(52)이 결합되어 있어, 그 내부에 제3 사이렌서(53)가 형성됨으로써 밀페용기(55)의 외부 냉매 흡입관(54)으로 흡입된 냉매는 캡(52)에 형성된 내부 냉매 흡입관(54)을 통하여 제3사이렌서(53)로 유입되어 1차적으로 소음이 저감되며, 실린더(21)의 제1사이렌서(26) 및 제2 사이렌서(27)에 의하여 2차, 3차로 소음이 저감되므로, 소음 저감의 효과가 더욱 향상되도록 하고 있다.

그러나 이와 같은 리니어 압축기에서도 외부냉매 흡입관(56)을 통과한 냉매가 캡(52)에 형성되어 있는 작은 구멍(54)을 통해서 내부의 공간으로 유입되며, 실린더(21)로 흡입되기 위해서는 피스톤(22)의 복잡한 구조를 거쳐야 하는 문제가 있어 고온의 피스톤(22)의 내부 유로를 통과하는 과정에서 흡입 냉매가 가열되어 냉력이 저하되는 문제가 있고, 피스톤의 내부 유로가 좁고, 복잡하여 유로 손실이 많은 등의 문제가 있어 제4도에 도시한 바와 같은 리니어 압축기가 제안되었다.

이러한 리니어 압축기의 냉매 흡입 구조는 실린더(21)의 내부에 슬라이드 가능하도록 결합되는 피스톤(22)의 내부에 냉매 유로의 냉매 흡입측으로부터 흡입밸브(41) 측으로 통하는 냉매 흡입 유도관(60)을 설치되어 있는 구성으로, 상기 냉매 흡입 유도관(60)은 캡(52)을 통과하여 피스톤(22)의 내부로 장착되는 것이며, 냉매가 유입되는 외부 냉매 흡입관(56) 쪽으로 흡입머플러(61)가 형성되어 있고, 피스톤(22)에 삽입되는 부위는 냉매를 피스톤의 열을 차단하여 안내하는 안내유로관(62)이 흡입밸브(31)까지 길게 형성되어 있다.

그런데 상기한 바와 같은 리니어 압축기에서 기구부에 대한 지배방정식은 다음과 같은 바,

여기서, m은 피스톤을 포함한 운동부의 질량(Moving mass), Ap는 피스톤 앞면의 넓이, Pw는 압축부의 압력, Pb는 흡입부의 압력, K는 스프링의 강성(stiffness), α는 모터 상수, I는 전류,는 피스톤의 가속도이다.

이와 같이 리니어 압축기는 작동하기 위해 요구되는 스프링 K의 값이 존재하게 되는 바, 이러한 스프링으로 종래에는 판스프링(28)을 사용하게 된다.

그러나 이러한 판스프링(28)은 제5도에 도시한 바와 같은 구조이기 때문에 제3도에 도시한 리니어 압축기의 경우에는 피스톤 로드(25)를 이용하여 스프링(28)의 조립이 가능하였으나, 제4도에서의 리니어 압축기의 경우에는 기존의 로드 포스트(24) 및 피스톤 로드(25) 등이 제거되어 스프링(28)이 피스톤(22)에 체결될 때, 냉매의 흡입유로를 확보하기 위하여 중앙공(28a)의 크기가 커지게 되므로 판스프링(28)의 팔길이(28b)가 짧아지게 됨으로써 판스프링에 요구되는 강성을 갖지 못하게 되어 압축기에 대한 신뢰도가 저하되는 문제가 있고, 이러한 판스프링은 제조하기도 까다로와 양산성에도 문제가 있었다.

이와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 피스톤을 지지할 수 있는 강성을 갖고 냉매의 흡입유로가 확보 가능하도록 한 스프링을 제공하도록 한 리니어 압축기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 양산성이 양호한 피스톤 지지 스프링을 제공하도록 한 리니어 압축기를 제공함에 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 실린더의 내부에는 플랜지부를 가지는 피스톤이 슬라이드 가능하도록 결합되며, 상기 피스톤의 하단부에는 압축기 내에 고정되는 캡이 설치되고, 상기 피스톤의 내부에는 냉매가스를 흡입밸브 측으로 유도하는 냉매흡입 유도관이 설치되는 리니어 압축기에 있어서, 상기 캡과 상기 피스톤의 플랜지부 사이에서 상기 피스톤을 지지하는 제1 코일 스프링과, 상기 피스톤의 플랜지부와 실린더 사이에서 상기 피스톤을 지지하는 제2 코일 스프링을 포함하여 구성됨을 특징으로하는 리니어 압축기가 제공된다.

또한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 실린더의 내부에는 플랜지부를 가지는 피스톤이 슬라이드 가능하도록 결합되며, 상기 피스톤의 하단부에는 압축기 내에 고정되는 캡이 설치되고, 상기 피스톤의 내부에는 냉매가스를 흡입밸브 측으로 유도하는 냉매 흡입 유도관이 설치되는 리니어 압축기에 있어서, 상기 캡과 상기 피스톤의 플랜지부 사이에서 일단은 캡에, 타단은 피스톤의 플랜지부에 고정되어 피스톤을 지지하는 코일 스프링을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 리니어 압축기가 제공된다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명을 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

첨부도면 제6도는 본 발명에 의한 스프링의 일실시예가 적용된 리니어 압축기의 단면도이고, 제7도는 본 발명에 의한 스프링의 변형례를 보인 리니어 압축기의 단면도로서, 본 발명에 의한 리니어 압축기에서 피스톤을 강성적으로 지지하도록 코일 스프링을 사용한 것을 특징으로 한다.

이와 같이 코일 스프링을 사용함으로써 냉매의 흡입유로가 고가능한 상태로 요구되는 강성을 갖고 피스톤을 지지하게 되는 것이다.

이러한 스프링의 설치예로서, 제6도에 도시한 바와 같이, 피스톤(22)의 플랜지부(22a)와 캡(52) 사이에 제1 코일 스프링(70a)을 개재하고, 실린더(21)의 소정 부위에 단차부(21a)를 형성하여 상기 피스톤(22)의 플랜지부(22a)와 상기 실린더(21)의 단차부(21a) 사이에 제2 코일 스프링(76b)을 개재한다.

상기 피스톤(22)의 플랜지부(22a)의 양측면에는 제1 및 제2 코일 스프링(70a, 70b)의 일단부를 잡아주는 스프링 고정부(22b, 22b)가 형성되어 있다.

또한, 본 발명의 변형례로서, 제7도에 도시한 바와 같이, 피스톤(22)의 플랜지부(22a)와 캡(52) 사이에 코일 스프링(70')을 개재하는 바, 이때 피스톤(22)측과 캡(52)의 내주부에 코일 스프링(70')을 고정하기 위하여 나사탭이 나 있는 고정플랜지(71)(72)가 각각 구비되어 있고, 이를 나사(73)(74)로 고정하도록 한다. 이러한 변형례에 의한 코일 스프링(70')의 고정방법에서는 스프링(70')을 미리 압축시키지 않아도 되는 이점이 있다.

이와 같이 코일 스프링(70)을 사용하여 피스톤을 강성적으로 지지하도록 한 본 발명에 의한 리니어 압축기의 구성 및 동작은 제4도에 도시한 종래 리니어 압축기와 동일하므로 생략한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 피스톤을 지지하는 스프링을 판스프링 구조에서 코일 스프링으로 바꾸어 사용함으로써 피스톤의 냉매 흡입유로의 확보가 이루어지는 상태에서 피스톤을 스프링에 동일한 강성을 갖고 지지하게 되는 것이며, 코일 스프링은 판스프링에 비하여 양산성이 좋은 이점이 있는 것이다.

Claims (2)

1. 실린더 내부에는 플랜지부를 가지는 피스톤이 슬라이드 가능하도록 결합되며, 상기 피스톤의 하단부에는 압축기 내에 고정되는 캡이 설치되고, 상기 피스톤의 내부에는 냉매가스를 흡입밸브 측으로 유도하는 냉매흡입 유도관이 설치되는 리니어 압축기에 있어서, 상기 캡과 상기 피스톤의 플랜지부 사이에서 상기 피스톤을 지지하는 제1 코일 스프링과, 상기 피스톤의 플랜지부와 실린더 사이에서 상기 피스톤을 지지하는 제2 코일 스프링을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 리니어 압축기.
2. 실린더 내부에는 플랜지부를 가지는 피스톤이 슬라이드 가능하도록 결합되며, 상기 피스톤의 하단부에는 압축기 내에 고정되는 캡이 설치되고, 상기 피스톤의 내부에는 냉매가스를 흡입밸브 측으로 유도하는 냉매흡입 유도관이 설치되는 리니어 압축기에 있어서, 상기 캡과 상기 피스톤의 플랜지부 사이에서 일단은 캡에, 타단은 피스톤의 플랜지부에 고정되어 피스톤을 지지하는 코일 스프링을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 리니어 압축기.